Fizyka atomowa w latach 30-tych

Eksperymenty z atomem

Pod koniec XIX wieku uważano, że fizyka doszła do swoich granic i nie będzie już żadnych ciekawych odkryć. Początek XX wieku okazał się jednak epoką wysypu nowych odkryć i zupełnie zmienił nasze myślenie o fizyce. Wśród nich ważne miejsce zajęły badania nad atomami i pierwiastkami ciężkimi.

We wczesnych latach 30-tych przeprowadzono już pierwsze rozszczepienie atomu, zbudowano pierwszy akcelerator kołowy. Fizycy, tacy jak Ernest Rutherford czy Albert Einstein nie wierzyli, żeby w najbliższych latach udało się zaprząc energię atomu do praktycznych celów. Mimo to zdawali sobie sprawę, że badania nad atomem mają taki potencjał. (Gosling F. G., 1999: s. 4)

Kolejny przełom nastąpił, kiedy włoski naukowiec – Enrico Fermi zaczął bombardować jądro najcięższego, naturalnie występującego na ziemi pierwiastka – uranu – neutronami. Niestety nie był pewien, co uzyskał w wyniku tych eksperymentów. Rezultaty określił jako pierwiastki „transuranowe”. Dalszej odpowiedzi na to pytanie zaczęło szukać m.in. troje naukowców w laboratorium w Berlinie – Otto Hahn, Fritz Strassmann i Liese Meitner.

Nauka, polityka i ideologia

Niestety nie był to spokojny czas dla rozwoju nauki. W 1933 roku Hitler doszedł do władzy w Niemczech, a w 1935 Reichstag uchwalił ustawy norymberskie, pozbawiające Żydów obywatelstwa niemieckiego. Liese Meitner, była austriacką Żydówką. Początkowo starała się ignorować zmiany w państwie niemieckim, chronił ją austriacki paszport. Jednak po anschlussie Austrii do III Rzeszy nie mogła dłużej ryzykować. Z pomocą duńskiego naukowca uciekła do neutralnej Szwecji. W ten sposób Otto Hahn i Fritz Strassmann stracili „mózg” zespołu i jedyną fizyczkę (sami byli chemikami). W 1938 roku udało im się przeprowadzić eksperyment Fermiego. W wyniku bombardowania jądra atomu uranu neutronami uzyskali coś, co wydawało się lżejszymi pierwiastkami. Otto Hahn konsultował się z Liese Meitner korespondencyjnie. To właśnie w Szwecji, współpracując ze swoim siostrzeńcem Otto Frischem, zrozumiała, że właśnie przeprowadzili rozszczepienie jądra atomowego. Głównym produktem tej przemiany jądrowej są wyzwalane kwanty gamma, niosące duże wartości energii.

Był luty 1939 roku, kiedy naukowcy opublikowali artykuł na temat nowego odkrycia, ukazało się też kilka innych artykułów, a fizycy w USA przeprowadzili własną wersję eksperymentów. Fermi, pracujący wówczas w Ameryce, obliczył, że energia wyzwalana podczas rozszczepienia jądra atomowego przewyższa 6 mld razy energię inicjującą proces. (por. Irving D., 1975: s. 15) Prędzej czy później ta informacja musiała zainteresować wojsko. Tymczasem narastało napięcie w Europie Środkowej i trwał wyścig zbrojeń.

Nauka na wojnie

Kolaboranci i dywersanci

W ciągu kilku miesięcy poprzedzających wybuch II wojny światowej cały świat naukowy wiedział o nowym odkryciu. Fryderyk Joliot, francuski profesor fizyki i zięć Marii Skłodowskiej-Curie, przeprowadził dalsze eksperymenty, z których wynikało, że rozpad jednego jądra może prowadzić do reakcji łańcuchowej. Informacja trafiła do wiadomości władz III Rzeszy, dzięki nadgorliwemu fizykowi – Georgowi Joosowi. (Irving D.: s. 17) W ten sposób władze niemieckie rozpoczęły rekrutację naukowców (nie wszyscy byli tak gorliwi jak Joos czy Harteck) do prac nad nowym rodzajem energii.

Tylko garstka specjalistów zdawała sobie naprawdę sprawę z tego, co to oznacza. Francuscy fizycy próbowali nawet namówić Wielką Brytanię do wykupienia całych zapasów uranu od Belgii, żeby zapobiec dostaniu się ich w ręce Niemców. W kręgach rządowych nie potraktowano jednak tego zagrożenia poważnie.

Po wybuchu wojny prace nad nową bronią zostały w Niemczech utajnione. Okupacja dużej części Europy umożliwiła Niemcom zaprzęgnięcie do pracy naukowców z innych krajów. To był błąd. Nie wszyscy podzielali poglądy nazistów, więc zaczęli wprowadzać dywersję, żeby maksymalnie opóźnić powstanie broni.

Projekt Manhattan

Podjęcie decyzji o rozpoczęciu produkcji bomby atomowej dokonało się w pewnych okolicznościach politycznych. W 1940 roku miała miejsce bitwa o Anglię – pierwsza kampania rozegrana całkowicie w powietrzu. Wyspy zostały obronione i w maju 1941 roku Niemcy zaczęli przerzucać swoje siły na wschód, a w czerwcu rozpoczęli atak na byłego sojusznika – ZSRR. Pod koniec tego samego roku Japończycy zaatakowali amerykański przyczółek Pearl Harbor, wciągając do wojny Stany Zjednoczone. W ten sposób do końca 1941 roku cały zachodni świat był zaangażowany w wojnę.

Mimo formalnego stanu wojny z Japonią, a wkrótce wszystkimi państwami Osi, lądowa część USA nie została naruszona. Jeżeli gdzieś można było prowadzić bezpiecznie prace nad bronią atomową to właśnie tutaj.

Projekt Manhattan, zainicjowany 28 grudnia 1942 przez prezydenta Roosevelta, okazał się pierwszą udaną próbą stworzenia broni opartej na energii atomowej. (Gosling F.G.: s. 10)

Uran do konstrukcji pierwszej bomby pochodził z kopalni Shinkolobwe w ówczesnej belgijskiej części Konga. Ten fakt jest często pomijany w historii projektu Manhattan. Warto jednak pamiętać, że produkcja broni jądrowej opierała się na dawnych relacjach kolonialnych. To będzie jeszcze lepiej widoczne w okresie wyścigu zbrojeń w czasach zimnej wojny, o czym wspomnę dalej.

Narodziny bomby atomowej i jej odkrycie, a także decyzje i odkrywcy pracujący przy bombie atomowej
Liese Meitner i Otto Hahn w Instytucie Chemii w Berlinie – 1912 rok - fot. domena publiczna

Główne laboratorium, gdzie prowadzono badania, znajdowało się w  Los Alamos w Nowym Meksyku. Dyrektorem laboratorium ustanowiono fizyka teoretycznego, który już pracował nad zjawiskiem rozpadu jądra atomowego, Roberta Oppenheimera. Liese Meitner nazwano (zresztą przy jej wyraźnym sprzeciwie – por. Sime R.L., 1995: s. 305) „matką bomby atomowej”, natomiast Oppenheimer został obwołany „ojcem”. A może zainteresuje cię także ten artykuł na temat car-bomby?

Od Trinity do Hiroszimy

Trinity Test to kryptonim nadany pierwszej udanej próbie detonacji bomby atomowej. Miał miejsce 16 lipca 1945 roku w pobliżu Alamogordo, o g. 5:30 lokalnego czasu. (Gosling F.G: s. 79) Obszar gdzie go przeprowadzono, pustynia Jornado del Muerto, do dziś jest przez większość roku zamknięty, a promieniowanie wielokrotnie przekracza normalne promieniowanie tła. Tamtego dnia był to jednak widok przekraczający wszelkie wyobrażenia. Robert Oppenheimer, widząc siłę wybuchu (grzyb wysoki na 12 km), miał sobie przypomnieć cytat z hinduskiej księgi Bhagawadgity „stałem się śmiercią, niszczycielem światów.”. W innych wybuch wywołał różne reakcje, często emocjonalne. Zaczęła się nowa epoka w historii technologii wojskowych.
Skoro było już wiadomo, że bomba zadziała, trzeba było zdecydować o jej użyciu. Oppenheimer był przerażony siłą rażenia i zniszczeniem, jakie powoduje. Jednocześnie chciał jak najszybszego zakończenia wojny. Kiedy jednak doszło do zrzucenia bomb na Hiroszimę, a dwa dni później na Nagasaki, naukowcy zaczęli się obawiać konsekwencji. Oppenheimer czuł, że ma krew na rękach. Warto dodać, że Japonia była już mocno wyniszczona, Niemcy skapitulowały jeszcze 8 maja. Zastosowanie nie jednej a dwóch bomb nowego typu było więc co najmniej dyskusyjne.

Myślę, że zrzucenie bomb na Hiroszimę i Nagasaki było już demonstracją siły przed Związkiem Radzieckim, nie jak powszechnie się uważa decydującym uderzeniem w Japonię. Do tej pory oba mocarstwa współpracowały, bo miały wspólnego wroga. W Stanach Zjednoczonych zdawano sobie jednak sprawę z tego, że ten stan nie potrwa długo. ZSRR wychodził z wojny co prawda osłabiony, jeśli chodzi o ludność, ale z lepiej rozwiniętym przemysłem, lepszą bronią, zdobyczami terytorialnymi i potencjalnie również atomową. Wszystkie trzy konferencje pokojowe (Teheran, Jałta, Poczdam) odbyły się wcześniej. Ostatnie rozmowy w Poczdamie odbywały się dosłownie na kilka dni przed zrzuceniem bomby na Hiroszimę.

8 sierpnia ZSRR wypowiedział wojnę Japonii. 9 sierpnia spadła bomba na Nagasaki.

Zimna wojna i co dalej?

Sojusz USA i Europy Zachodniej ze Związkiem Radzieckim był podyktowany wyłącznie potrzebą chwili. Obie strony doskonale o tym wiedziały. Powstanie nowej broni powstrzymywało jednak przed prowadzeniem otwartych działań wojennych na głównych terytoriach imperiów. Zamiast tego wybrano wojny zastępcze na obszarach spornych i demonstracje własnej potęgi – głównie polegające na bombardowaniu własnego terenu.

Związek Radziecki, tak jak inne mocarstwa, od 1939 roku pracował nad możliwościami wykorzystania energii atomowej do celów wojskowych. Jednak agresja Niemiec w 1941 roku i bardzo wyczerpujące działania wojenne ograniczyły te prace. Skupiono się na produkcji sprawdzonej broni (np. czołgów, karabinów). Dlatego pierwszego testu na terenie ZSRR dokonano dopiero 29 sierpnia 1949 roku. Już w 1946 roku Churchill wygłosił słynne zdanie o „żelaznej kurtynie”, oddzielającej zachód od strefy wpływów sowieckich. 4 kwietnia 1949 podpisano w Waszyngtonie tzw. traktat północnoatlantycki, powołujący do życia NATO. Wyprodukowanie broni atomowej przez Związek Radziecki było tylko kwestią czasu. Potem zaczęły dołączać inne państwa. Wielka Brytania przeprowadziła swój pierwszy test w 1952 roku, Francja w 1960. Przez cały okres zimnej wojny przeprowadzano setki testów, przede wszystkim w Rosji i USA. Kilka razy przed 1989 rokiem obawiano się najgorszego. Najsłynniejszy incydent grożący wybuchem wojny nuklearnej miał miejsce w kwietniu 1961 roku w zatoce świń.

Najczęściej rozwój arsenału nuklearnego uważa się za konieczność, która uchroniła świat przed III wojną światową. Choć trudno się z tym nie zgodzić, to jest to tylko część prawdy. Masowo przeprowadzane testy miały niszczycielski wpływ na przyrodę i mieszkańców miejsc, gdzie je przeprowadzano. Większość testów zachodnich przeprowadzono nad Pacyfikiem, w tym na wyspach i w pobliżu wysp zamieszkanych przez ludzi. Mieszkańców często nie ewakuowano, narażeni byli też żołnierze i naukowcy biorący udział w teście. Związek Radziecki prowadził testy w Kazachstanie i na dalekiej północy (Archangielsk). Okres największego natężenia prób nuklearnych był bardzo mrocznym czasem. Jednocześnie społeczność międzynarodowa pracowała nad ograniczeniem rozprzestrzeniania i użycia broni jądrowej. Po upadku ZSRR udało się stworzyć traktat o całkowitym zakazie prób z bronią jądrową. Część krajów go jednak nie podpisała i nie ratyfikowała. Dlatego możliwe są m.in. testy w Korei Północnej. (więcej próbach ograniczenia zagrożeń związanych z bronią jądrową por. - Stempień M., 2015: s. 71-86)

Temat zimnej wojny i zagrożenia gorącym konfliktem nuklearnym ciągle powraca. Dlatego warto pamiętać o tym, skąd wziął się problem i jakie były jego konsekwencje w przeszłości.

Autor: Ludwika Wykurz

Bibliografia:

  1. David Irving, Kryptonim „Virushaus”, Warszawa 1975
  2. Ruth Lewin Sime, Liese Meitner. A life in Physics, University of California Press 1995
  3. F. G. Gosling, The Manhattan Project: Making the Atomic Bomb, https://www.atomicarchive.com/history/manhattan-project/index.html, dostęp 29.03.2022
  4. Marta Stempień, Ewolucja międzynarodowej kontroli broni jądrowej i materiałów nuklearnych, w: Rocznik Bezpieczeństwa Międzynarodowego 2015, vol. 9, nr 2, s. 71-86
Czy ten artykuł był dla Ciebie pomocny?
Oceń
Dla 100,0% czytelników artykuł okazał się być pomocny